JP2011145368A - プロジェクター及びプロジェクターにおける投写画像の色バランス調整方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光源を異にする2つの色光を含む光を射出する固体光源装置20を備える照明装置10と、照明装置10からの照明光を複数の色光に分離する機能を有する色分離導光光学系200と、複数の色光を画像情報に応じて変調する液晶光変調装置400R,400G,400Bと、投写光学系600とを備えるプロジェクター1000であって、2つの色光の光量を測定して光量情報として出力する光量モニター700と、光量モニター700により出力された各色光の光量情報に基づいて、固体光源装置20の発光量及び液晶光変調装置400Bの変調量を制御することにより投写画像の色バランス調整を行う制御部800とをさらに備えることを特徴とする。
【選択図】図4
Description
前記光量測定モニターは、前記青色固体光源から射出される青色光が前記光変調装置に照射されているときには前記青色光の光量を測定して第1光量として出力し、蛍光層から射出される蛍光に含まれる少なくとも1つの色光が前記光変調装置に照射されているときには当該少なくとも1つの色光の光量を測定して第2光量として出力し、前記制御部は、前記光量モニターから出力される前記第1光量と前記第2光量との比率を算出し、前記第1光量と前記第2光量との比率に基づいて、前記光源装置の発光量及び前記光変調装置の変調量を制御することが好ましい。
図1は、実施形態1に係るプロジェクター1000の光学系を示す平面図である。
図2は、実施形態1における固体光源装置20の断面図である。
図3は、実施形態1における固体光源24の発光強度特性及び蛍光体の発光強度特性を示すグラフである。図3(a)は固体光源24の発光強度特性を示すグラフであり、図3(b)は蛍光層26が含有する黄色蛍光体の発光強度特性を示すグラフである。発光強度特性とは、固体光源であれば電圧を印加したときに、蛍光体であれば励起光が入射したときに、どのような波長の光をどの位の強度で射出するのかという特性のことをいう。グラフの縦軸は相対発光強度を表し、発光強度が最も強い波長における発光強度を1としている。グラフの横軸は、波長を表す。
図4は、実施形態1に係るプロジェクター1000の制御系を示すブロック図である。
なお、図1、図3及び図4において、符号Rは赤色光を示し、符号Gは緑色光を示し、符号Bは青色光を示し、符号Yは黄色光を示す。
実施形態1に係るプロジェクター1000は、図1及び図4に示すように、照明装置10と、色分離導光光学系200と、3つの液晶光変調装置400R,400G,400Bと、クロスダイクロイックプリズム500と、投写光学系600と、光量モニター700と、制御部800とを備える。
以降、プロジェクター1000の構成を(ア)プロジェクター1000の光学系(主に照明装置10、色分離導光光学系200、3つの液晶光変調装置400R,400G,400B、クロスダイクロイックプリズム500及び投写光学系600)と、(イ)プロジェクター1000の制御系(主に光量モニター700及び制御部800)とに分けて説明する。
照明装置10は、固体光源装置20と、コリメート光学系30と、ロッドインテグレーター光学系40とを備える。
固体光源24は、主励起光として青色光(発光強度のピーク:約460nm、図3(a)参照。)を射出する青色固体光源である。固体光源24は、窒化ガリウムを主成分とし、pn接合型の構造を有する。なお、固体光源はpn接合型の構造を有していなくてもよく、ダブルヘテロ接合型、量子井戸接合型等の構造を有してもよい。
固体光源24と基台22との間には反射層(図示せず。)が形成されており、固体光源24から基台22側へ射出された青色光は、反射層によって蛍光層26側へ反射される。
蛍光層26は、固体光源24が射出する青色光をそれぞれ蛍光である赤色光(発光強度のピーク:約610nm)、緑色光(発光強度のピーク:約540nm)及び黄色光(発光強度のピーク:約580nm)に変換して射出する(図3(b)参照。)。
凸レンズ42は、コリメート光学系30からの平行光を集光してインテグレーターロッド44の入射面に導光する。
インテグレーターロッド44は、中実の柱状ロッドであり、入射面から入射した光を内面で多重反射することによって均一化し、面内光強度分布が均一化した光を射出面から射出する。なお、インテグレーターロッドとしては、中実の柱状ロッドに代えて、中空の柱状ロッドを用いることもできる。
凸レンズ46は、インテグレーターロッド44の射出面から射出された光を略平行化して、当該光を液晶光変調装置400R,400G,400Gにおける画像形成領域に導光する。
なお、ロッドインテグレーター光学系の代わりに複数のレンズアレイ及び重畳レンズを備えるレンズインテグレーター光学系を用いることもできる。
ダイクロイックミラー210は、赤色光、緑色光及び黄色光を反射して、青色光を通過させる。
ダイクロイックミラー230は、緑色光を反射して、赤色光及び黄色光を通過させる。
ダイクロイックミラー240は、赤色光を反射して、黄色光を通過させる。
部分透過ミラー220は、基本的にはダイクロイックミラーと同様の構成を有するが、入射した青色光のうち大部分を反射し、一部を通過させる。
反射ミラー250は、赤色光を反射する。
ダイクロイックミラー210で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー230でさらに反射され、緑色光用の液晶光変調装置400Gの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー210を通過した青色光は、部分透過ミラー220によってその大部分が反射され、青色光用の液晶光変調装置400Bの画像形成領域に入射する。部分透過ミラー220を通過した一部の青色光は、第1光量モニター710(後述)に入射する。
ダイクロイックミラー210で反射された黄色光は、ダイクロイックミラー230、リレーレンズ260、ダイクロイックミラー240を順に通過して、第2光量モニター720(後述)に入射する。
液晶光変調装置400R,400G,400Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
プロジェクター1000は、3つの液晶光変調装置を備えるため、所謂3板式のプロジェクターとなる。
光量モニター700は、図4に示すように、青色光の光量を測定する第1光量モニター710と、蛍光層から射出される光に含まれる黄色光の光量を測定する第2光量モニター720とを有する。第1光量モニター710は、測定した青色光の光量を第1光量として出力する。第2光量モニター720は、測定した黄色光の光量を第2光量として出力する。光量モニター700は、第1光量及び第2光量を光量情報として出力する。
図5は、実施形態1に係る係るプロジェクター1000における制御部800の動作原理を説明するために示すグラフである。図5(a)及び図5(b)は固体光源装置20を点灯したときに固体光源24の発光強度(青色光の発光強度)及び蛍光層26の発光強度(緑色光、黄色光又は赤色光の発光強度)がどのように変化するかを示す図であり、図5(c)は固体光源装置20を点灯して投写画面に全白画像を投写したときに投写画面における各色光(青色光、緑色光及び赤色光)の輝度がどのように変化するかを示す図である。図5(a)は制御部800が固体光源装置20における発光量の調整を行っていないときの発光強度を示し、図5(b)は制御部800が固体光源装置20における発光量の調整を行い、液晶光変調装置400Bにおける変調量の調整を行っていないときの発光強度を示し、図5(c)は制御部800が固体光源装置20における発光量の調整及び液晶光変調装置400Bにおける変調量の調整をともに行っているときの輝度を示す。なお、図5(a)〜図5(c)において、グラフの縦軸は点灯直後における発光強度又は輝度を1としたときの相対発光強度又は相対輝度を示し、グラフの横軸は点灯からの時間を表す。なお、点灯直後においては色バランスが取れているものとする。また、図5(a)及び図5(b)において、符号Bは固体光源24の発光強度(青色光)を示し、符号Yは蛍光層26の発光強度(黄色光)を示す。図5(c)において、符号R,G,Bはそれぞれ投写画面における青色光、緑色光及び赤色光の輝度を示す。
実施形態1に係るプロジェクター1000においては、図5(a)に示すように、固体光源装置20を点灯してからの時間が経過するに従って、固体光源24の発光強度(青色光の発光強度)及び蛍光層26の発光強度(緑色光、黄色光又は赤色光の発光強度)もともに徐々に低下する傾向にある。このとき、蛍光層26の発光強度(緑色光、黄色光又は赤色光の発光強度)は、固体光源24の発光強度(青色光の発光強度)よりも強く低下する傾向にある。これは、固体光源装置20を点灯してからの時間が経過するに従って固体光源装置20の温度が上昇することに起因するものと推測される。
この場合、制御部800は、蛍光層26の発光強度(緑色光、黄色光又は赤色光の発光強度)の値が一定になるように固体光源装置20の発光量を制御するため、図5(b)に示すように、固体光源装置20を点灯してからの時間が経過しても、蛍光層26の発光強度(緑色光、黄色光又は赤色光の発光強度)は一定となる。一方、固体光源24の発光強度(青色光の発光強度)は、図5(b)に示すように、固体光源装置20を点灯してからの時間が経過するに従って増大することとなる。
この場合、制御部800は、蛍光層26の発光強度(緑色光、黄色光又は赤色光の発光強度)の値が一定になるように固体光源装置20の発光量を制御し、さらには、液晶光変調装置400Bにおける青色光の変調量を制御しているため、図5(c)に示すように、固体光源装置20を点灯してからの時間が経過しても、投写画面における各色光(青色光、緑色光及び赤色光)の輝度は変化しない。
光量測定ステップS1は、2つの色光(青色光及び黄色光)の光量(第1光量及び第2光量)を測定して光量情報として出力するステップである。光量測定ステップS1は、光量モニター700(第1光量モニター710及び第2光量モニター720)によって行われる。
色バランス調整ステップS2は、光量測定ステップS1において出力された青色光の光量(第1光量)及び黄色光の光量(第2光量)を含む光量情報に基づいて、固体光源装置20の発光量及び液晶光変調装置400Bの変調量を制御することにより投写画像の色バランス調整を行うステップである。具体的には、第1光量と第2光量との比率を算出し、当該第1光量と第2光量との比率に基づいて、固体光源装置20の発光量及び液晶光変調装置400Bの変調量を制御する。色バランス調整ステップS2は、制御部800によって行われる。
図7は、実施形態2に係るプロジェクター1002を説明するために示す図である。図7(a)は実施形態2に係るプロジェクター1002の光学系を示す平面図であり、図7(b)は回転式カラーホイール202を示す正面図である。
図8は、実施形態2における各蛍光体の発光強度特性を示すグラフである。図8(a)は蛍光層27が含有する赤色蛍光体の発光強度特性を示すグラフであり、図8(b)は蛍光層27が含有する緑色蛍光体の発光強度特性を示すグラフである。
図9は、実施形態2に係るプロジェクター1002の制御系を示すブロック図である。
なお、図7〜図9において、符号Rは赤色光を示し、符号Gは緑色光を示し、符号Bは青色光を示す。
以下、プロジェクター1002の構成を説明する。なお、実施形態1と同様の事項に関しては、説明を適宜省略する。
固体光源装置21は、基本的には実施形態1における固体光源装置20と同様の構成を有するが、蛍光層27(図示せず。)の構成が異なる。蛍光層27は、青色光により励起されたときに赤色光を含む蛍光を射出する赤色蛍光体と、青色光により励起されたときに緑色光を含む蛍光を射出する緑色蛍光体とを含有する層からなる。赤色蛍光体は、例えばCaAlSiN3赤色蛍光体からなる。緑色蛍光体は、例えばβサイアロン緑色蛍光体からなる。なお、各蛍光体は上記したものに限定されるものではなく、固体光源からの光により各色光を射出するものであれば他の蛍光体を用いることもできる。
蛍光層27は、固体光源24が射出する青色光をそれぞれ蛍光である赤色光(発光強度のピーク:約640nm)及び緑色光(発光強度のピーク:約540nm)に変換して射出する(図8(a)及び図8(b)参照。)。
回転式カラーホイール202は、図7(a)に示すように、インテグレーターロッド50の入射面の直前に配設されている。
回転式カラーホイール202は、図7(b)に示すように、赤色光を通過させる赤色通過領域204Rと、緑色光を通過させる緑色光通過領域204Gと、青色光を通過させる青色光通過領域204Bとが周方向に沿って配列された構造を有する。各通過領域は、各通過領域が射出する所定の色光以外の色光を反射又は吸収することによって、所定の色光を通過させる。回転式カラーホイール202は、上記の各色光通過領域により、照明装置12からの白色光を赤色光、緑色光及び青色光からなる色光列として、時分割方式により分離して射出する。
リレーレンズ62は、インテグレーターロッド50から射出される色光列を、マイクロミラー型光変調装置402の画像変調領域に結像するように集光する。
部分透過ミラー64は、入射した色光列のうち大部分をマイクロミラー型光変調装置402の方向へ向けて反射し、一部を通過させる。なお、部分透過ミラー64を通過した色光列は、光量モニター702(後述)に入射する。
フィールドレンズ66は、詳しい説明は省略するが、部分透過ミラー64からの色光列をマイクロミラー型光変調装置402に導光するとともに、マイクロミラー型光変調装置402からの色光列を投写光学系602に導光するためのレンズである。
Claims (8)
- 発光源を異にする2つの色光を少なくとも含む光を射出する光源装置を備える照明装置と、
前記照明装置からの照明光を複数の色光に分離する色光分離手段と、
前記色光分離手段からの前記複数の色光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えるプロジェクターであって、
前記2つの色光の光量を測定して光量情報として出力する光量モニターと、
前記光量モニターにより出力された各色光の光量情報に基づいて、前記光源装置の発光量及び前記光変調装置の変調量を制御することにより投写画像の色バランス調整を行う制御部とをさらに備えることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1に記載のプロジェクターにおいて、
前記光源装置は、前記発光源として、青色光を射出する青色固体光源と、青色光の一部を赤色光及び緑色光を含む蛍光に変換して射出する蛍光層とを有し、前記青色光と前記蛍光とを含む白色光を射出することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項2に記載のプロジェクターにおいて、
前記蛍光層は、青色光により励起されたときに赤色光、緑色光及び黄色光を含む蛍光を射出する黄色蛍光体を含有することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項2に記載のプロジェクターにおいて、
前記蛍光層は、青色光により励起されたときに赤色光を含む蛍光を射出する赤色蛍光体と、青色光により励起されたときに緑色光を含む蛍光を射出する緑色蛍光体とを含有することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項2〜4のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記光変調装置は、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれを変調する複数の光変調装置からなり、
前記光量モニターは、青色光の光量を測定して第1光量として出力する第1光量モニターと、蛍光層から射出される光に含まれる少なくとも1つの色光の光量を測定して第2光量として出力する第2光量モニターとを有し、
前記制御部は、前記第1光量モニターから出力される前記第1光量と前記第2光量モニターから出力される前記第2光量との比率を算出し、前記第1光量と前記第2光量との比率に基づいて、前記光源装置の発光量及び前記光変調装置の変調量を制御することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項2〜4のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記光変調装置は、単一の時分割駆動方式の光変調装置からなり、
前記色光分離手段は、照明装置から射出される照明光を時分割方式により分離して少なくとも前記複数の色光を生成する回転式カラーホイールからなり、
前記光量測定モニターは、前記青色固体光源から射出される青色光が前記光変調装置に照射されているときには前記青色光の光量を測定して第1光量として出力し、蛍光層から射出される蛍光に含まれる少なくとも1つの色光が前記光変調装置に照射されているときには当該少なくとも1つの色光の光量を測定して第2光量として出力し、
前記制御部は、前記光量モニターから出力される前記第1光量と前記第2光量との比率を算出し、前記第1光量と前記第2光量との比率に基づいて、前記光源装置の発光量及び前記光変調装置の変調量を制御することを特徴とするプロジェクター。 - 請求項5又は6に記載のプロジェクターにおいて、
前記制御部は、前記第2光量の値が一定になるように前記光源装置の発光量を制御するとともに、前記第1光量と前記第2光量との比率に基づいて、前記光変調装置における青色光の変調量を制御することを特徴とするプロジェクター。 - 発光源を異にする2つの色光を少なくとも含む光を射出する光源装置から射出される照明光を分離して複数の色光に分離した後、当該複数の色光を画像情報に応じて光変調装置によって変調し、変調光を投写画像として投写するプロジェクターにおける投写画像の色バランス調整方法であって、
前記2つの色光の光量を測定して光量情報として出力する光量測定ステップと、
前記光量測定ステップにおいて出力された各色光の光量情報に基づいて、前記光源装置の発光量及び前記光変調装置の変調量を制御することにより投写画像の色バランス調整を行う色バランス調整ステップとを含むことを特徴とするプロジェクターにおける投写画像の色バランス調整方法。
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